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摘要：随着高层建筑的不断发展和进步，以及建筑结构的复杂化，对于建筑结构的整体稳定性要求变得更加严格。选用钢结构作为建筑工程主体结构，能够进一步提高建筑结构的稳定性和可靠性。文章通过对建筑钢结构节点的分类以及对钢结构设计要点的讨论，以便给相关建筑设计专业人员提供参考。
关键词：钢结构；节点分类；设计要点
引言
随着建筑行业的迅速发展，钢材的应用量逐年增加，对于钢结构在整个建筑领域内的应用也日益广泛。钢结构建筑具有自重轻、抗震性能好，同时钢材具有较好的延性，能较好地消耗地震带来的能量。但是在当下建筑工程设计和施工中，对钢结构节点设计的要求也越来越高，分析钢结构节点的类型及钢结构设计要点有助于我们对钢结构节点进行相应的改进，从而使得整个钢结构的稳定性和可靠性得到进一步的提升。
1建筑钢结构节点分类
1.1刚性连接
在连接节点处为确保结构的连续性和完整性，此连接节点必须采用刚性连接。在刚性连接中，常用设计方法是弯矩由翼缘来承担，剪力由腹板承担，对于精确计算方法是以梁翼缘和腹板各自的截面惯性矩分配弯矩，腹板承担所有剪力。一般情况，腹板采用螺栓连接，上下翼缘通过连接板与钢柱或另一方向钢梁的上下翼缘焊接连接。对于较小载荷的梁与柱刚性连接，可采用端板连接。例如，轻型门式刚架中的连接节点常用端板连接，在此类连接中，钢梁上下翼缘及腹板均与端板焊接，用螺栓将端板与柱翼缘或腹板连接，但端板必须有足够刚度以抵抗梁塑性铰位置产生的弯矩，当端板足够厚时，可视为刚性连接，当厚度不足时，可视为是半刚性连接。焊接时选用的焊缝根据外载荷的大小或梁翼缘板的厚度选择角焊缝或全熔透坡口焊。当荷载较小时，梁与梁刚接可采用双角钢与梁腹板连接，翼缘板用拼接板连接。
1.2铰接连接
通常使用双角钢、端板、单剪板、双剪板作为连接件，此情况下一般在加工厂将双角钢分别焊接在次梁腹板两侧，现场用螺栓把双角钢和主梁腹板相连。此时，仅焊缝群受偏心荷载作用，由于焊缝采用三面围焊，其承载力较大，因此当外荷载较大时，双角钢连接较为合理。当荷载较小时，端板连接简单可行，端板与梁端头或柱翼缘在工厂施焊，现场再用螺栓连接，端板达到一定刚度，可同时承受剪力和轴力。单剪板连接对于轻型次梁（槽钢）而言十分简便，单剪板与主梁一般采用螺栓连接或三面围焊，单剪板与次梁用螺栓连接，螺栓承受偏心荷载影响较大。当外荷载较大而螺栓靠单剪连接又不足以抵抗外荷载时，采用双剪板连接方式即可。单、双剪板连接适用于在主梁上无法紧固螺栓的场合。
2建筑钢结构节点设计要点
2.1梁与柱连接节点的设计
（1）对梁与柱节点连接设计中承载力的要求。钢结构的框架中的柱属于贯通型的，考虑到抗震的设计，要求框架与支撑的梁柱采用刚连。一般分为梁柱直连或是梁与悬臂拼连，后者要求构件制作很精准。由翼缘带来的受弯承受力，应该大于梁的塑性受弯承载力的1.2倍；由腹板带来的受剪承受力，应高于梁端受剪切承载力的1.3倍。
（2）对梁与柱连接节点中的抗震设计。连接节点的抗震设计具有一定的要求，包括全熔透的焊缝技术，加强柱与梁翼缘连接处的加劲肋的设置，还有对腹板角处的扇形切角的设置等。其中如果梁的全截面塑性模量高于翼缘的70%的时候，其腹板与柱的连接就要大于两倍，最少不能低于1.5倍。
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2.2次梁与主梁连接节点的设计
次梁与主梁的连接有两种做法：①将连接节点考虑为铰接；②将连接节点考虑为刚接。铰接构造简单，制作安装方便，在实际工程中一般采用铰接。刚接可使次梁形成连续梁，从而节约钢材，并且减少次梁的挠度。次梁与主梁的连接宜采用铰接连接，按次梁的剪力设计，并考虑连接偏心产生的附加弯矩，但可不考虑主梁受扭。抗震设防时，为防止框架横梁的侧向屈曲，框架横梁下翼缘在节点塑生区段应设置侧向支撑构件。由于梁上翼缘和楼板连在一起，所以只需在互相垂直的主梁下翼缘设置侧向隔撑，此时隔撑可起到支撑两根横梁的作用。
2.3柱脚的设计
（1）埋入式柱脚。埋入式柱脚是将钢柱按要求固定在钢筋混凝土基础或基础梁中，然后浇筑混凝土，形成刚性基础。设计时假定，柱的轴心压力由埋在混凝土中的柱脚底板直接传给钢筋混凝土基础或基础梁；弯矩由焊在翼缘上的栓钉传给钢筋混凝土基础或基础梁或者由柱翼缘传给混凝土；柱脚水平剪力由埋入混凝土的钢柱的翼缘与基础或基础梁的混凝土的承压力来传递；不考虑埋入的柱脚与混凝土的摩擦力和粘结力。
（2）外包式柱脚。外包式柱脚是将柱脚用钢筋混凝土包起来，其中钢筋混凝土包脚高度、截面尺寸和箍筋配置对柱脚的内力传递和恢复力特性有重要作用。H型钢柱的包脚高度可取为柱截面高度的2.2～2.7倍。其内力的传递一般采用以下假定：轴力压力由钢柱柱脚底板直接传给钢筋混凝土基础或基础梁；弯矩由钢柱翼缘抗剪栓钉先传给包脚钢筋混凝土，再传给基础或基础梁；水平剪力可由底板和混凝土之间的摩擦抵消一部分，再由包脚混凝土和水平箍筋共同承担。
（3）露出式柱脚。露出式柱脚其钢柱的轴力、剪力和弯矩由柱脚底板和锚栓传递给基础，在底层钢柱形成塑性铰之前，不允许底板和锚栓发生屈曲或屈服，不允许基础被压坏。其特点是构造简单，但不易获得可靠的刚度，需设置加劲肋和锚栓支撑托板。
3建筑钢结构设计的要点
3.1建筑钢结构防锈防火涂装
为了满足钢结构的耐久性和耐火性的要求，通常会对钢结构进行防锈和防火设计，从而能够保证钢结构的良好性能。通常情况下，在对建筑钢结构进行设计的过程中，首先应该考虑涂装防锈涂料，再进行防火涂料的涂装。防火涂料施工前应确保防火涂料与环氧中间漆及保护面漆的兼容性良好并有很好的粘结力，附着力不小于1.0Mpa。钢构件在涂装防火涂料的过程中，施工人员可以选择施工除锈和机械除锈两种形式，在除锈工作结束后一定要注意在钢材表面不能够有水、油污、灰尘以及焊渣等。
3.2钢结构稳定性的设计
在对桁架节点进行设计的过程中，为保证钢结构的整体稳定性，设计人员应该尽可能的减少杆件的偏心距离，并且采用特殊的或者不同强度的材料进行设计，从而满足钢结构设计基本要求和标准。当对建筑结构的节点进行设计时，要保证节点连接具有一定的弯度，同时还要求其具有较好的柔度和刚度。设计人员在选用不动铰支座的时候，是为了尽可能的避免出现位移或者是在平面中产生自由转动的现象，但是无法完全的保证梁结构整体的稳定性。因此，为了保证钢结构的整体的稳定性，不动铰支座在设计的过程中应该尽可能的避免出现扭矩，但是还能够使梁截面出现翘曲并且还能够在平面内进行自由转动。当对多层和高层的框架结构进行设计的过程中，通常是不需要对框架的稳定性进行分析，只需要对框架柱的稳定性进行整体的分析。在进行布置构件的过程中，通常不只是需考虑到局部的稳定性要求，且还应考虑到整个钢结构建筑的整体稳定性的要求。现如今，钢结构设计通常是按照原有的平面体系进行节点设计的，因此为了防止结构在平面外出现失稳的状况，设计人员需要严格的按照整体布置的情况对此进行结构设计，从而确保钢结构的稳定性和安全性。
4结语
随着建筑行业整体水平的提高，钢结构在我国建筑业的发展也是逐渐的加快，能够推动不同类型的建筑格局全面的发展。从而促使结构的构思方式变得新颖、结构形式变得灵巧。钢结构未来可能成为我国建筑发展的主要方向，在使用的过程当中，其具有相当明显的优势，比如抗震好、强度高、施工方便、成本低等。但在实际设计过程中，同时需要注意在不同情况下实施不同的钢结构设计方案，确保钢结构本身的质量安全以及不同载荷条件下钢结构的整体稳定性等。
参考文献：
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[3]王许永,王选鹏.国网钢结构焊工培训质量控制措施[J].南方农机,2016,(2):78.
论文作者:黄伟彪
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/25
标签：钢结构论文; 节点论文; 腹板论文; 弯矩论文; 螺栓论文; 基础论文; 剪力论文; 《防护工程》2018年第17期论文;